АТС | 1938-08/09

Инж. М БЕЛИНСКИЙ

Две чудесные трубки, соединенные электрическими проводами, были показаны на всемирной выставке в США в 1876 г. Эти трубки, передававшие человеческую речь на далекие расстояния, были не чем иным, как электромагнитным телефоном Александра Белла.

На выставке телефон вызвал всеобщий восторг. «Кто не удивится изобретательской дерзости, измышлявшей такие простые средства для разрешения этой сложной математической задачи!» писал о телефоне известный электротехник англичанин Томсон.

Авторитет телефона рос с неимоверной быстротой. Через 5 лет в США насчитывалось 3 тыс. телефонов.

С увеличением числа телефонов аппараты, и в особенности электрическая сеть, делались все более и более громоздкими. Поэтому развитие телефонной связи привело к необходимости устройства центральных телефонных станций. На этих станциях соединялись линии двух любых абонентов, желавших вести между собой разговор.

Первые телефонные станции были ручными, т. е. соединение между двумя телефонными аппаратами осуществляли телефонистки с помощью шнуров. Но мысль автоматизировать процесс соединения абонентов возникла одновременно с мыслью об устройстве телефонных станций.

В 1879 г., через год после открытия первой ручной телефонной станции в Нью-Йорке, американец Конолли взял патент на первую сконструированную им автоматическую телефонную станцию. Эта станция по принципу своей работы имела много общего с известным в то время стрельчатым телеграфом Уитстона, который вошел в практику еще за 40 лет до этого.

На станции Конолли линия каждого абонента включалась в обмотки электромагнитов отыскивающего механизма. Автоматический механизм Конолли состоял из двух электромагнитов, двух храповых колес, на оси которых укреплены были мягкие пластины (щетки), скользящие по контактам двух дисков, сделанных из изолировочного материала. На дисках были укреплены металлические контакты. Контакты одного диска были свободными, к контактам второго подключались линии абонентов. Механизм приводился в движение при нажатии телеграфного ключа, который имелся в аппарате абонента. С каждым нажатием ключа абонент посылал в электромагниты импульс электрического тока, получаемого от гальванических элементов. При этом якорь каждого электромагнита притягивался и передвигал храповое колесо на один зуб. Если, например, абонент № 1 вызывал абонента № 4, то после четырехкратного нажатия ключа две щетки первого диска и щетка второго диска отыскивающего механизма останавливались у четвертого контакта. В этом случае линия абонента № 1 оказывалась соединенной с абонентом № 4 через ось первого храпового колеса, первую щетку, контакт № 4 и вторую щетку первого диска, затем через щетку и контакт № 4 второго диска.

Автоматическая станция Конолли. При четырехкратном нажатии ключа К₁. электромагниты ЭМ₁ и ЭМ₂ передвигают щетки 1, 2 и 3 на четвертый контакт. При этом абонент № 1 оказывается соединенным с абонентом № 4.

В станцию Конолли можно было включить не более 10—15 номеров, причем конструктивно она была настолько несовершенной, что практического применения не получила.

После некоторого перерыва, в течение которого производились многочисленные опыты, американец Элман Строуджер в 1887 г. предложил схему автоматической телефонной станции, построенную на совершенно новых принципах.

В искателе Строуджера медные контакты расположены равномерно, по 10 контактов в ряд. Всего таких рядов 10, и расположены они горизонтально один над другим. Щетка искателя двигается в двух направлениях: сначала вверх до определенного ряда, а затем вправо до определенного контакта в этом ряду. Переключение щетки с вертикального на горизонтальное движение производится автоматически электромагнитами. В станцию Строуджера можно было включить до 100 абонентов.

Искатель Строуджера. 1 — электромагнит, поднимающий щетку искателя до определенного ряда; 2 — электромагнит, поворачивающий щетку до определенного контакта в ряду; 3 — щетка искателя; 4 —  контактное поле.

В 1890 г. была построена первая автоматическая телефонная станция по системе Строуджера в Канзасе. Однако эта станция обладала существенными неудобствами. Так, например, аппарат абонента соединялся со станцией пятью проводами, а вызов станции производился различным числом нажатий ключа.

Последующие усовершенствования системы Строуджера дали возможность свести число проводов, соединяющих аппарат со станцией, до двух и снабдить его удобным вызывным устройством — номерным диском. В различных странах Европы в дальнейшем были созданы и другие системы автоматических телефонных станций.

Однако широкое применение автоматические телефонные станции получили только с 1910—1915 гг. В это время число абонентов в крупных городах нередко достигало миллиона, и станции ручного обслуживания уже не были в состоянии удовлетворить колоссальное количество телефонных вызовов.

В СССР принята система автоматических телефонных станций типа шведской фирмы Эриксон, с машинным приводом.

*

Для того чтобы понять работу автоматической телефонной станции (АТС), необходимо хотя бы вкратце познакомиться с работой ручной телефонной станции (РТС). Если абонент включен в ручную телефонную станцию, вызов станции производится или вращением ручки индуктора, или снятием микротелефонной трубки с рычага аппарата. В первом случае на коммутаторе станции открывается небольшое окошечко-клапан, на котором указан номер вызывающего абонента, во втором случае на коммутаторе зажигается лампочка над гнездом абонента, вызывающего станцию.

Но в обоих случаях соединение между двумя абонентами производит телефонистка вручную с помощью шнуров. При этом номер нужного абонента она должна быстро отыскать среди громадного количества номеров. Так, например, на московской станции число номеров достигает 60 тыс.

На автоматической телефонной станции телефонисток нет. Их работу выполняют механизмы, которые приводятся в действие в тот момент, когда абонент набирает подвижным диском нужный номер.

Диск имеет десять отверстий. За ним находится циферблат с цифрами. Номер абонента обычно состоит из нескольких цифр (4 или 5), а на крупных телефонных сетях — из нескольких цифр и буквы.

В больших городах (Москва, Ленинград, Киев) имеется не одна, а несколько телефонных станций, причем каждая из них имеет свой район обслуживания. В номере абонентского аппарата этот район обозначается не цифрой, а буквой. Так, например, в Москве всем абонентам, включенным в Бауманскую АТС, присвоена буква «Е», в Кировскую АТС — буква «В», в Арбатскую — «Г» и т. д. То, что в номере есть буква вместо цифры, несколько облегчает запоминание номера. Буквы нанесены на подвижной диск в алфавитном порядка (буква «З» отсутствует, так как ее легко принять за цифру 3). При наборе номера диск поворачивают до упора пальцем, а затем он возвращается в первоначальное положение пружиной. При этом импульсы тока, соответствующие набираемому номеру, идут на станцию не при заводе диска, а при возвращении его, т. е. с определенной скоростью.

Схема работы номерного диска в аппарате АТС. При заводе диска вращается только храповик Б. Пружина П возвращает диск и храповик в исходное положение. При этом с помощью собачки С приводится в движение шестеренка А, а с ней и эбонитовая зубчатка Ш, которая обрывает цепь электрического тока в линии абонента.

Вызов станции осуществляется простым снятием трубки. Ровный гудок низкого тона свидетельствует о том, что станционные приборы подключились к линии абонента и станция приглашает набрать номер. После того как номер набран, если абонент свободен, в телефоне слышен прерывистый гудок низкого тона. Частый гудок более высокого тона слышен тогда, когда вызываемый номер занят.

Каждый автоматический телефонный аппарат соединен со станцией двумя проводами. На станции эти провода соединяются с механизмом, который называется искателем. Главные части искателя — это электромагнит, якорь, храповое колесо с контактной щеткой и контактное поле, к которому подключаются линии других абонентов.

Когда абонент снимает телефонную трубку, рычаг аппарата поднимается и замыкает электрическую цепь. При этом ток от батареи на станции проходит через обмотку электромагнита, линию абонента и две контактные пружинящие пластинки в аппарате абонента. Эти пластинки соединены между собой электрически и находятся в промежутке между зубцами шестеренки, сделанной из изоляционного материала — эбонита. Эбонитовая шестеренка начинает вращаться, когда заведенный номерной диск возвращается в свое исходное положение. При этом зубцы шестеренки разъединяют пружинящие пластинки и обрывают цепь электрического тока. Если набрана цифра 1, шестеренка поворачивается так, что цепь электрического тока обрывается один раз, если набрана цифра 2, то цепь обрывается два раза, и так далее. Таким образом, при наборе номера цепь электрического тока в линии абонента обрывается столько раз, сколько указывает набранная цифра. При каждом замыкании электрической цепи на станции приводится в движение якорь электромагнита, который передвигает храповое колесо со щеткой. Так, например, если на номерном диске набрана цифра 4, то линия абонента замыкается в аппарате четыре раза, и электромагнит четыре раза притягивает свой якорь, заставляя повернуться храповое колесо так, что щетка передвигается на четвертый контакт. В аппарат абонента посылается вызов.

Так устроены искатели в тех случаях, когда число абонентов, включенных в станцию, не превышает 25 номеров.

В остальных случаях комбинируют такие искатели в группы или же применяют искатели с контактным полем, имеющим значительно большее количество контактов.

Во всех крупных городах Советского Союза автоматические телефонные станции снабжены искателями с 500-контактным полем. Это поле составляется из 25 вертикальных рам, установленных полукругом. Каждая рама имеет ряд вертикальных проводов, к которым подключаются линии 20 абонентов. Одна часть искателей на станциях этой системы называется искателями вызовов, другая часть — искателями линий. Искатели вызовов отыскивают линию абонента, снявшего трубку. Искатели линий отыскивают набираемый номер. Но все они устроены одинаково.

Специальный электромотор непрерывно вращает горизонтальный вал. Когда абонент снимает телефонную трубку, срабатывает электромагнит — и от горизонтального вала приводится в движение искатель вызовов. Двигаясь, искатель вызовов находит раму и в ней — линию вызывающего абонента.

Когда абонент набирает номер, приходит в движение искатель линий, который таким же образом, как и искатель вызовов, отыскивает раму, а затем и проводники в ней, принадлежащие вызываемому аппарату.

Если абонент свободен, то в аппарат его посылается вызов.

Принципиальная схема автоматической телефонной станции с машинным приводом.
Искатели вызовов отыскивают линию абонента, снявшего трубку. Искатели линии отыскивают набираемый номер. Но все они устроены одинаково. Диск искателя вместе с контактной рейкой может поворачиваться вправо и влево. При повороте диска рейка проходит мимо всех рам многократного поля. При неподвижном диске рейка может продвигаться вперед и назад, скользя по проводникам внутри одной какой-нибудь рамы.
Приводит в движение диск и рейку машинный привод. Он состоит из ряда горизонтальных валов, которые вращает электромотор. С помощью конических шестерен это движение передается вертикальным валам искателей. На каждом вертикальном валу имеется зубчатая передача. Когда абонент снимает трубку аппарата, срабатывает магнит правого или левого движения, и зубчатое колесо вертикального вала связывается при помощи короткого вала с зубчатым колесом искателя. При этом начинается круговое движение искателя вызовов, и его контактная рейка проходит последовательно мимо каждой из рам многократного поля. Как только рейка окажется у той рамы, куда включена линия абонента, вызывающего станцию, магнит кругового движения опускает свой якорь, и вращение искателя приостанавливается. Вслед за этим от той же зубчатой передачи машинного привода контактная рейка начинает свое движение по радиусу. Как только рейка коснется линии абонента, магнит радиального движения искателя отпустит свой якорь и, следовательно, застопорит рейку.

Управляет движением искателей специальный прибор — регистр. Он состоит из ряда электромагнитов. Одна часть электромагнитов передвигает свои щетки на контакты, которые соответствуют набранным цифрам; другая часть электромагнитов контролирует движение линейных искателей, т. е. устанавливает их на ту раму и линию в этой раме, которая соответствует набранному номеру.

Когда таким образом происходит подключение искателя к линии абонента, в телефонном аппарате слышен гудок, посылаемый специальной зуммерной машиной. Когда абонент набирает номер, приходит в движение искатель линий, который таким же образом, как и искатель вызовов, отыскивает раму, а затем и проводники в ней, принадлежащие вызываемому аппарату. Управляет движением искателей электромагнитный прибор — регистр.

Таких искателей на станции несколько тысяч, для того чтобы можно было установить соединение для многих одновременно поступающих вызовов. В тех случаях, когда число абонентов в городе очень велико, строится несколько автоматических станций по 10 тыс. номеров (20 «пятисоток») в каждой. Станции связаны между собой соединительными линиями.

Автоматическая телефонная связь все больше и больше вытесняет ручную телефонию не только в городе, но и в селах. Многие крупные колхозы снабжены автоматическими телефонными станциями. В СССР АТС начала развиваться с 1928 г., после постройки первой станции в Ростове-на-Дону. В 1932 г. число номеров АТС уже превысило 71 тыс., а в 1936 г. — 242 тыс.

АТС имеет колоссальные преимущества перед ручной связью.

Ручную станцию можно развивать только до 60 тыс. номеров. Дальнейшее увеличение емкости настолько усложняет ее работу, что практическое пользование телефоном становится невозможным. В то же время АТС дает возможность развивать сеть до какой угодно емкости, т. е. разрешает проблему «телефонного голода» в крупных населенных пунктах.

Качество автоматической связи значительно выше качества ручной: быстрее отвечает станция, быстрее устанавливается соединение.

Наконец, АТС экономически выгоднее: упрощается сеть, которая при таком же числе ручных станций становится невероятно громоздкой, освобождается труд огромной армии телефонисток. Так, например, на ручной телефонной станции в Москве работает более 2 тыс. телефонисток, в то время как на районной АТС находится лишь несколько дежурных техников.

Рейка искателя остановилась у третьего и четвертого проводников рамы.

Такая запутанная сеть проводов получается при ручной телефонной связи.

Так упрощается сеть проводов при автоматической телефонной связи.

*

Только 60 лет прошло со дня демонстрации первого телефона Белла на выставке в Филадельфии. Есть еще много живых свидетелей того времени, когда телефон считался невероятным чудом. За незначительный исторический отрезок времени телефон получил поистине грандиозное развитие — он проник во все поры государственной жизни, стал органической частью человеческого труда и быта.

Культурный и технический прогресс государства немыслим без самого широкого внедрения телефонной связи. В США имеется в настоящее время около 17 млн. телефонов. На каждые три человека в Вашингтоне приходится один телефонный аппарат.

Широкое применение получил телефон и в нашей стране. Телефон проник на промышленные предприятия, заняв сразу же главенствующую роль в организации труда — в диспетчерской связи. Телефон пришел на железнодорожный транспорт — и диспетчер дороги стал вездесущим, способным знать, что творится на любом из участков дороги. Телефон проник в село, в армию и флот. Телефон соединил центральные города с самыми отдаленными окраинами нашей страны. Сеть телефонно-телеграфных проводов, покрывающая территорию Советского Союза, настолько велика, что если бы все провода этой сети вытянуть в одну линию, то ими можно было бы опоясать земной шар 100 раз по экватору.

Еще более грандиозна дальнейшая перспектива развития телефонной связи. Уже имеются опытные образцы телефонов со звукозаписывающей частью. Такой аппарат в отсутствии абонента может записать сообщение на пленку и воспроизвести речь, как только абонент явится домой. Также имеются образцы телефонов с телевизором. В этом случае абоненты, разговаривая, видят друг друга, глухонемые разговаривают по телефону мимикой.

Автоматизация междугородной связи дает возможность любому владельцу телефона вызывать абонента любого города страны так же просто, как и в пределах своего города.